ปี 2563 มีอะไรเกิดขึ้นมากมาย หลายสถานการณ์เป็นด้านลบ เศรษฐกิจเข้าช่วงขาลง ธุรกิจหยุดชะงัก ทว่าสิ่งหนึ่งที่ยังคงฉายให้เห็นรอบโลกคือเรื่องความคิดสร้างสรรค์ที่ไม่ได้ลดลงเลย กลับกันอาจจะอยู่ในช่วงขาขึ้นเสียด้วยซ้ำ เพราะยิ่งมีปัญหาคนก็ยิ่งพยายามหาทางแก้

ไม่เว้นแม้แต่วงการวัสดุที่เพิ่งริเริ่มออกแบบสิ่งใหม่ขึ้นมา ผลงานล่าสุดของกลุ่มนักศึกษามหาวิทยาลัยดีทรอยต์ รัฐมิชิแกน 3 คน Emily Marquette, Mahsa Banadaki และ Wei Huang ที่ศึกษาเรื่องกลุ่มสีและออกแบบวัสดุจากการนำหอย 2 สายพันธุ์ ได้แก่ หอยม้าลาย (Zebra mussels) และหอยแมลงภู่ (Quagga) มาร่วมทดลองเพื่อสร้างประโยชน์

เราควรเก็บเปลือกหอยขึ้นมาสร้างวัสดุใช้งานหรือเปล่า?

หลายคนอาจจะตั้งข้อกังขาเพราะเราถูกสอนกันมาว่าไม่ควรเก็บเปลือกหอยจากแหล่งน้ำธรรมชาติขึ้นมา แต่ข้อเท็จจริงที่ควรรู้คือ หอยบางสายพันธุ์ โดยเฉพาะกับ 2 สายพันธุ์ที่เลือกมานี้ถือเป็นสายพันธุ์รุกรานระบบนิเวศ เดิมมีจุดกำเนิดจากรัสเซียและยูเครน ก่อนจะแพร่มายังอเมริกา เพราะพวกมันกระจายตัวอย่างรวดเร็ว แย่งกินแพลงก์ตอนจากสัตว์น้ำชนิดอื่น จนทำให้ระบบนิเวศท้องถิ่นเสียสมดุล ขณะเดียวกันไม่ว่าจะเกาะกับวัสดุไหนใต้น้ำก็มักจะสร้างความเสียหายให้กับสิ่งที่มันไปเกาะ

ด้วยความที่ขยายพันธุ์เร็ว สร้างความเสียหายให้กับสิ่งมีชีวิตและวัตถุ แพร่ไปตามแหล่งน้ำผ่านการเกาะติดไปกับเรือขนส่งสินค้า จึงทำให้กลายเป็นสิ่งมีชีวิตเอเลี่ยนที่คอยไปทำลายสมดุลแหล่งน้ำ จนกลายเป็นแรงบันดาลใจของการออกแบบครั้งนี้

ของที่ดูเผิน ๆ มีแต่ด้านลบจะพลิกให้กลายเป็นบวกได้ไหม แทนที่กลุ่มนักศึกษาจะมองว่าหอยพวกนี้เป็นสิ่งไร้ค่าที่ควรทำลาย พวกเขากลับมองหาคุณสมบัติเฉพาะตัวของมันเพื่อนำมาใช้งาน จากการศึกษาพวกเขาพบว่าในเปลือกหอยแมลงภู่ทั้ง 2 สายพันธุ์นี้มีแคลเซียมคาบอร์เนตและสารสีซึ่งเป็นองค์ประกอบของการสร้างแก้วโซดาไลม์ (soda lime glass) ที่เรานิยมนำมาสร้างเป็นขวด แก้วน้ำ กระจก เป็นต้น จึงจัดตั้งโปรเจกต์ที่มีชื่อว่า “Zebra Glass” เก็บเกี่ยวภัยคุกคามแหล่งน้ำเหล่านี้มาใช้เป็นองค์ประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมแก้วกับเซรามิกแทน

กระบวนการสกัดสร้างวัสดุเหล่านี้ ใช้วิธีการเก็บหอยนำมาต้ม ทำความสะอาดและนำเปลือกที่ได้มาบดด้วยครก จากนั้นจึงนำมาร่อนเอาผงบดละเอียดออกมา แล้วนำไปผสมธาตุผ่านกระบวนการทางเคมีและหลอมจนได้เป็นแก้วสีฟ้าใสเนื้อเนียน ข้อดีคือเมื่อทดลองกะเทาะ เราจะเห็นเลยว่าสีของแก้วที่หลอมละเอียดเนียนถึงเนื้อใน คล้ายผลึกน้ำแข็ง สวยงาม สมบูรณ์แบบเกินคาด

ที่สำคัญทางทีมยังพัฒนาการทดลองเรื่องสีกันต่อ โดยจะเก็บตัวอย่างของหอยทั้ง 2 ประเภทนี้จากแหล่งน้ำอื่น ๆ มาทดลอง เพื่อทดสอบค่าสีที่ได้ เพราะต่างแหล่งก็จะให้สีที่แตกต่างกัน นอกจากนี้จากการทดลองพวกเขายังพบว่าถ้าใช้วิธีล้างเปลือกหอยม้าลายแทนการต้ม จะช่วยให้อินทรีย์ที่อยู่ในเปลือกได้รับผลกระทบน้อยกว่า ส่งผลให้สีเข้มขึ้นได้

หากการทดลองนี้พัฒนาจนเสร็จสมบูรณ์ สิ่งที่เคยถูกมองว่าเป็นเอเลี่ยนในระบบนิเวศจะกลายเป็นแหล่งทรัพยากรสร้างวัสดุที่ยั่งยืนในอนาคต

สำหรับประโยชน์ด้านอื่นของการใช้เปลือกหอยผสมผสานกับด้านวัสดุศาสตร์ นี่ไม่ใช่ผลงานวิจัยแรกที่นำเปลือกหอยมาริเริ่มสร้างสรรค์ แต่ก็ถือว่าน่าสนใจเพราะไปใช้กับอุตสาหกรรมเซรามิก ส่วนฝั่งบ้านเราเองก็ไม่น้อยหน้า แม้จะเป็นเปลือกหอยต่างชนิดกัน แต่ก็คิดค้นวิจัยและตีพิมพ์มาราว 4 ปีแล้ว โดยเผยแพร่ในบทความการประชุมวิชาการระดับชาติ ครั้งที่ 13 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน วันที่ 8-9 ธันวาคม 2559 ในหัวข้อ “การประยุกต์ใช้ขยะซีเมนต์และเปลือกหอยในการแทนที่ปูนซีเมนต์เพื่อผลิตอิฐคอนกรีต” ซึ่งการวิจัยนี้นำเปลือกของหอยแมลงภู่และหอยแครงที่เป็นวัตถุดิบการทำเมนูอาหารยอดนิยมในไทยมาเป็นแรงบันดาลใจ

ผลจากงานวิจัยดังกล่าว พบว่าการผสมขยะซีเมนต์จากเปลือกหอย (หอยแมลงภู่และหอยแครง) เข้าไปในสัดส่วนที่พอเหมาะทำให้ค่าความต้านทานแรงอัดลดลงและค่าการดูดกลืนน้ำเพิ่มขึ้น เหมาะแก่การนำไปผลิตเป็นอิฐคอนกรีตตามมาตรฐานอุตสาหกรรมคอนกรีตบล็อกรับน้ำหนักคุณภาพได้

ถือเป็นการยิงปืนนัดเดียวได้นกสองตัว ได้ทั้งการกำจัดขยะอย่างยั่งยืนและลดความสิ้นเปลืองทรัพยากรเดิมในงานวัสดุ ถ้ามีงานแนวนี้ออกมาเยอะ ๆ และได้รับการยอมรับมากขึ้น เชื่อว่าทั่วโลกจะน่าอยู่ขึ้นอย่างแน่นอน

ใครที่อยากศึกษากระบวนการและค่าสูตรโดยละเอียดสามารถเข้าไปติดตามข้อมูลต่อได้ที่ https://www.ccscmdmateriallab.com/projects/zebraglass

 

อ้างอิงข้อมูลจาก

http://www.lib.ku.ac.th/KU/2561/KRKPS000S0000097c1.pdf